FTHR-F0140开发板硬件电路解析
小巧“抠门”的fthr-f0140开发板缘起硬件电路主控芯片供电系统调试器插座led灯按键can接口电路软件资源资源链接缘起工欲善其事，必先利其器。调试和开发mm32f0140这种小巧的芯片，还是需要小巧的板子去适配，搞起来才巴适。
我曾经定义过pokt（口袋）系列和nano（微小型）系列作为低成本微控制器的开发板套件，但pokt系列的开发板受定义限制，需要把引脚按照编号整整齐齐地引出来，对走线的面积要求较高；而nano系列还需要配套扩展板才能引出方便易用的2.54mm间距的排针，这两套板子在某些情况下，实际应用起来的成本并不低。
今年半导体市场的整体行情不大好，大家做板子用料都比较抠门，为了进一步降低对这种小封装芯片开发板的成本，我又定义了更轻量级的ftrh（羽毛）系列开发板。fthr-f0140是fthr系列的第一块板子，这个板子上连usb转uart的ch340e芯片和type-c的usb插座都省掉了，整块开发板的尺寸兼容dip40封装的8051单片机。如果不是因为f0140微控制器要用到can总线接口，可能连这个sop-8引脚封装的phy芯片也省掉。fthr-f0140电路板的外观如图x所示。当然，这里也要点名感谢我的同事hao，熟练使用kicad帮助我完成了pcb的设计工作。
figure-fthr-f0140-a
图x fthr-f0140电路板实物效果图
到目前为止，主打抠门省钱的fthr系列开发板，已经有了3个成员，按照创建的时间顺序，分别是fthr-f0140、fthr-f0160、fthr-g0140。如图x所示。
figure-fthr-boards-a
图x fthr系列开发板全家福
其中，fthr-f0160（左1）在fthr-f0140（右1）基础上增加了硬件支持的usb device以及对应的type-c插座，fthr-g0140（左2）在fthr-f0140基础上移除了can接口电路，成为了目前fthr系列中最抠门的电路板。
硬件电路使用fthr-f0140进行开发，还需要配合调试器（j-link）、usb转uart（ch340g模块）。这个电路系统连起来，如图x所示。
figure-fthr-f0140-runtime
图x fthr-f0140开发板开发场景实物图
这里使用了标准的jlink，以及转换成minijtag插座的套件。如果开发者手头上只有各种开源版本的link调试器，也可以通过2.54mm间距规格的杜邦线从fthr-f0140开发板的扩展引脚直连至swd引脚。
主控芯片fthr-f0140开发板使用mm32f0144c4p微控制器，使用arm cortex-m0处理器内核，最高可运行在72mhz主频，片上集成64kb flash和8kb ram，lqfp32封装，以及众多的通信类外设、模拟类外设和定时器等。图x中的表格列出了mm32f0140微控制器的所有选型。
figure-mm32f0140-ps
图x mm32f0140选型
图x中展现了mm32f0140微控制器的最小系统，其中包含了复位按键的复位阻容电路、晶体振荡器，以及最简的电源连线。
figure-sch-mcu-core
图x mm32f0140最小系统
这里要注意的是，fthr-f0140微控制器使用了12mhz的晶振。因为mm32f0140微控制器上没有集成usb外设，所以不强制开发者在设计自己的最小系统时使用 12mhz频率的晶振（例如，也可以使用8mhz晶振），这里只是选了比较容易备货的物料而已。
供电系统fthr-f0140板子上设计了一个产生3.3v电压的ldo，可以从外部接收5v的供电，经过ldo转换成3.3v供给mm32f0140微控制器芯片。但ldo转换产生的3.3v供电默认是不对板外供电的（在扩展插座上设计了3v3的引脚），需要短接j3插座方可。
这个设计的意义在于，考虑到一种特殊的基于can总线的应用场景，当需要将微控制器本身的电源域同can总线上的电源域进行隔离时（电源干扰相关），可拆掉板子上的ldo，再短接j3插座，此时微控制器使用的3.3v供电可以通过扩展插座上的3v3引脚供电，而can总线使用自己的5v供电，两个供电域没有直接耦合。此时，也可以验证mm32f0140微控制器在宽电压供电情况下的工作状态（不限定是3.3v）。
调试器插座fthr-f0140板子上使用了1.27mm间距的minijtag插座，以节约pcb面积，也更精致，这借鉴了一些国际大厂设计开发板常用的做法。但为了适配minijtag插座，还需要配套1.27间距的软排线和对应的转接电路板，对于非专业开发者来说，也可能是一笔开销。本着抠门的原则，这里将调试端口需要使用的swclk、swdio、reset等信号线引出到扩展插座上。如图x所示。
figure-sch-debug-swd
图x fthr-f0140开发板的调试器接口
led灯fthr-f0140开发板上集成了2个led灯：
电源指示灯d2，显示微控制器已经供电。可编程指示灯d1，对应mm32f0140的pa15引脚。按键fthr-f0140开发板上集成了1个复位按键sw1，对应mm32f0140的硬件复位信号线。无可编程按键。
can接口电路fthr-f0140开发板上集成了can通信phy芯片的电路，并可通过j2插座选择是否由本开发板向can总线接入120ohm的电阻。如图x所示。
figure-sch-can-if
图x fthr-f0140开发板上的can接口电路
关于can接口电路，这里还留了一个巧妙的设计，如果不想焊接phy芯片（进一步节约成本），但仍想试用can总线接口，可以将phy芯片焊接位上的标记的两个引脚用焊锡或者0ohm电阻短接起来，此时仍可使用j1插座对外连线。但要注意，此时j1插座上的canh和canl已经不是can差分信号了，而是can_tx和can_rx，分别对应于mm32f0140的pa10和pa9引脚。如图x所示。
figure-pcb-can-if
图x fthr-f0140开发板上can接口的直连应用
软件资源灵动官方的mindsdk（https://mindsdk.mindmotion.com.cn）已经支持了mm32f0140微控制器，但目前仅有mini-f0140这块板子在官方的支持清单中对应mm32f0140微控制器。但可以使用mini-f0140板子的样例工程运行在fthr-f0140开发板上，因为mini-f0140开发板使用的是8mhz的晶振，而fthr-f0140开发板使用的是12mhz的晶振，此处需要调整一下clock_init.c文件中clock_boottohse48mhz()函数中关于配置使用发生器pll的代码，指定rcc_pllcfgr_plldn的值为7，从而基于12mhz的晶振信号源产生48mhz的主频。
void clock_boottohse48mhz(void){ //rcc- >apb1enr |= (1u < cr1 = (pwr- >cr1 & ~pwr_cr1_vos_mask) | pwr_cr1_vos(1u); /* 1.65v. */ /* enable hse. */ rcc- >cr |= rcc_cr_hseon_mask; while ( rcc_cr_hserdy_mask != (rcc- >cr & rcc_cr_hserdy_mask) ) { } /* f_clko = f_refin * n/(m*p), f_refin = 12m. */ rcc- >pllcfgr = rcc_pllcfgr_pllsrc(1) /* (pllsrc == 1) ? hse : hsi. */ | rcc_pllcfgr_plldn(7) /* n = dn+1. */ | rcc_pllcfgr_plldm(1) /* m = dm+1. */ | rcc_pllcfgr_plldp(0) /* p = dp+1. */ | rcc_pllcfgr_plllds(1) | rcc_pllcfgr_pllictrl(3) /* 10ua. */ ; ...}之后，就可以使用mindsdk中为mm32f0140微控制器提供的芯片头文件、启动代码、驱动程序，以及海量的样例工程和多操作系统平台多工具链的支持。
figure-mindsdk-examples
图x mindsdk中支持mm32f0140微控制器的海量样例工程
光电液位传感器有哪些
新研究：将ITO从显示器移至芯片
是无线充电“真鸡肋”,还是我们没用对?
算力下放，数据上云成为智能安防发展新趋势
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FTHR-F0140开发板硬件电路解析
ePTFE防水透气膜的制造方法与作用是什么
数字压力表工作原理_数字压力表电路图
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盘点2023 NVIDIA带来的前沿机器人技术及其在机器人领域的多样应用
为100W USB电力输送适配器提供超高功率密度
锂电池行业mes系统解决方案
骄阳数字图像引领环幕技术趋势
激光电视实现异军突起 线上增速惊人达到2112.5%
适用于化肥肥料行业使用的高位码垛机
一个简单的反向放大电路设计
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格雷码编码规则_格雷码有什么规律
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今年半导体市场的整体行情不大好，大家做板子用料都比较抠门，为了进一步降低对这种小封装芯片开发板的成本，我又定义了更轻量级的ftrh（羽毛）系列开发板。fthr-f0140是fthr系列的第一块板子，这个板子上连usb转uart的ch340e芯片和type-c的usb插座都省掉了，整块开发板的尺寸兼容dip40封装的8051单片机。如果不是因为f0140微控制器要用到can总线接口，可能连这个sop-8引脚封装的phy芯片也省掉。fthr-f0140电路板的外观如图x所示。当然，这里也要点名感谢我的同事hao，熟练使用kicad帮助我完成了pcb的设计工作。
figure-fthr-f0140-a
图x fthr-f0140电路板实物效果图
到目前为止，主打抠门省钱的fthr系列开发板，已经有了3个成员，按照创建的时间顺序，分别是fthr-f0140、fthr-f0160、fthr-g0140。如图x所示。
figure-fthr-boards-a
图x fthr系列开发板全家福
其中，fthr-f0160（左1）在fthr-f0140（右1）基础上增加了硬件支持的usb device以及对应的type-c插座，fthr-g0140（左2）在fthr-f0140基础上移除了can接口电路，成为了目前fthr系列中最抠门的电路板。
硬件电路使用fthr-f0140进行开发，还需要配合调试器（j-link）、usb转uart（ch340g模块）。这个电路系统连起来，如图x所示。
figure-fthr-f0140-runtime
图x fthr-f0140开发板开发场景实物图
这里使用了标准的jlink，以及转换成minijtag插座的套件。如果开发者手头上只有各种开源版本的link调试器，也可以通过2.54mm间距规格的杜邦线从fthr-f0140开发板的扩展引脚直连至swd引脚。
主控芯片fthr-f0140开发板使用mm32f0144c4p微控制器，使用arm cortex-m0处理器内核，最高可运行在72mhz主频，片上集成64kb flash和8kb ram，lqfp32封装，以及众多的通信类外设、模拟类外设和定时器等。图x中的表格列出了mm32f0140微控制器的所有选型。
figure-mm32f0140-ps
图x mm32f0140选型
图x中展现了mm32f0140微控制器的最小系统，其中包含了复位按键的复位阻容电路、晶体振荡器，以及最简的电源连线。
figure-sch-mcu-core
图x mm32f0140最小系统
这里要注意的是，fthr-f0140微控制器使用了12mhz的晶振。因为mm32f0140微控制器上没有集成usb外设，所以不强制开发者在设计自己的最小系统时使用 12mhz频率的晶振（例如，也可以使用8mhz晶振），这里只是选了比较容易备货的物料而已。
供电系统fthr-f0140板子上设计了一个产生3.3v电压的ldo，可以从外部接收5v的供电，经过ldo转换成3.3v供给mm32f0140微控制器芯片。但ldo转换产生的3.3v供电默认是不对板外供电的（在扩展插座上设计了3v3的引脚），需要短接j3插座方可。
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调试器插座fthr-f0140板子上使用了1.27mm间距的minijtag插座，以节约pcb面积，也更精致，这借鉴了一些国际大厂设计开发板常用的做法。但为了适配minijtag插座，还需要配套1.27间距的软排线和对应的转接电路板，对于非专业开发者来说，也可能是一笔开销。本着抠门的原则，这里将调试端口需要使用的swclk、swdio、reset等信号线引出到扩展插座上。如图x所示。
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led灯fthr-f0140开发板上集成了2个led灯：
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can接口电路fthr-f0140开发板上集成了can通信phy芯片的电路，并可通过j2插座选择是否由本开发板向can总线接入120ohm的电阻。如图x所示。
figure-sch-can-if
图x fthr-f0140开发板上的can接口电路
关于can接口电路，这里还留了一个巧妙的设计，如果不想焊接phy芯片（进一步节约成本），但仍想试用can总线接口，可以将phy芯片焊接位上的标记的两个引脚用焊锡或者0ohm电阻短接起来，此时仍可使用j1插座对外连线。但要注意，此时j1插座上的canh和canl已经不是can差分信号了，而是can_tx和can_rx，分别对应于mm32f0140的pa10和pa9引脚。如图x所示。
figure-pcb-can-if
图x fthr-f0140开发板上can接口的直连应用
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void clock_boottohse48mhz(void){ //rcc- >apb1enr |= (1u < cr1 = (pwr- >cr1 & ~pwr_cr1_vos_mask) | pwr_cr1_vos(1u); /* 1.65v. */ /* enable hse. */ rcc- >cr |= rcc_cr_hseon_mask; while ( rcc_cr_hserdy_mask != (rcc- >cr & rcc_cr_hserdy_mask) ) { } /* f_clko = f_refin * n/(m*p), f_refin = 12m. */ rcc- >pllcfgr = rcc_pllcfgr_pllsrc(1) /* (pllsrc == 1) ? hse : hsi. */ | rcc_pllcfgr_plldn(7) /* n = dn+1. */ | rcc_pllcfgr_plldm(1) /* m = dm+1. */ | rcc_pllcfgr_plldp(0) /* p = dp+1. */ | rcc_pllcfgr_plllds(1) | rcc_pllcfgr_pllictrl(3) /* 10ua. */ ; ...}之后，就可以使用mindsdk中为mm32f0140微控制器提供的芯片头文件、启动代码、驱动程序，以及海量的样例工程和多操作系统平台多工具链的支持。
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